Dzieńdoberek, zanim dziś zaczniemy chciałbym Wam serdecznie podziękować po prostu za słuchanie mojego podkastu, z tygodnia na tydzień jest coraz więcej osób zainteresowanych nowinkami naukowymi. Bardzo mnie to cieszy i daje motywację do tworzenia kolejnych odcinków, a w dzisiejszym opowiem o farmach łososi, terapii pozwalającej usłyszeć, ludzkiej niezdarności i ignorancji nastolatków oraz o obcych gatunkach na Antarktydzie. Zaczynamy!

Lubicie łososia? To nie tylko smaczna, ale także odżywcza rybia zawierająca mnóstwo nienasyconych kwasów tłuszczowych oraz witamin, głównie z grupy B, ale także ważnej i często nam brakującej witaminy D. W Polsce łosoś występował w dużych ilościach w dorzeczach Odry i Wisły, ale na skutek regulowania rzek i budowania zapór wodnych obecnie jest gatunkiem zagrożonym wyginięciem. Inna sytuacja występuje na Tasmanii, wyspie w pobliżu Australii, która jest miejscem przemysłowej hodowli łososia atlantyckiego. Wody tamtych dziewiczych terenów są cieplejsze niż gdzie indziej, a to powoduje, że tasmański łosoś atlantycki może urosnąć do rozmiarów umożliwiających odłów w ciągu 16-18 miesięcy. Od 20 lat przemysł ten wart setki milionów dolarów rocznie rozwija się prężnie, a firmy dokonują ekspansji na kolejne dziewicze tereny, aby zaadoptować je pod hodowlę ryb. I dokonują przy tej okazji potężnych szkód kierując odpady z hodowli do oceanu, przyczyniając się do negatywnych interakcji między rybami hodowlanymi i dzikimi, powodując wzrost emisji dwutlenku węgla spowodowany transportem i karmieniem ryb, zmniejszając dzikie zasoby oraz produkując odpady powstałe w wyniku zwiększenia populacji ryb hodowlanych. Jedna z firm posiadających hodowle łososia w tamtej części świata to Huon Aquaculture, należąca do brazylijskiej firmy mięsnej JBS, która kupiła hodowlę w zeszłym roku, obiecując przy tym, że będzie przestrzegać najwyższych standardów zdrowia ryb i zrównoważonych praktyk hodowlanych. Jak się możecie domyślać obietnice te okazały się kłamstwem, bowiem okazało się, że firma używa inwazyjnych metod odstraszania fok, które znajdują się na i w pobliżu terenów hodowlanych. Robi się to, ponieważ według firm hodowlanych interakcje z fokami mogą powodować straty lub szkody w zasobach rybnych, a także zakłócać lub uszkadzać infrastrukturę przemysłową. Dane rządowe ujawniły, że firma użyła 8 057 podwodnych ładunków wybuchowych przeciwko fokom w ciągu ostatnich 15 miesięcy i była odpowiedzialna za 18 z 23 przypadków śmierci fok w tym okresie. Dwie inne działające w tamtym rejonie firmy dołożyły swoje 4 000 ładunków wybuchowych. Są to środki mające odstraszać foki poprzez detonację takich petard pod powierzchnią wody, ale największa z firm stosowała także worki wypełnione ołowianymi pociskami, które detonowano pod wodą, aby zmusić foki do odpłynięcia z obszarów hodowlanych. Warto tu zaznaczyć, że według rządowego biologa Sama Thalmanna szacunki firm zajmujących się połowami łososia dotyczące śmierci fok w wyniku stosowania takich środków odstraszających "prawdopodobnie są znacznie zaniżone, ponieważ wiele fok z obrażeniami lub ranami kłutymi powstałymi w wyniku stosowania środków odstraszających opuściłoby obszar i zginęło poza terenem dzierżawy". A dane opublikowane przez tasmański Departament Zasobów Naturalnych i Środowiska wykazały, że od 2016 r. przemysł łososiowy użył ponad 125 000 urządzeń wybuchowych, na których użycie ten departament oficjalnie zezwolił. Te same foki na pobliskich wodach międzynarodowych są gatunkiem chronionym. Trudno jednak oczekiwać, że koncerny same z siebie zrezygnują z inwazyjnych sposobów ochrony hodowli łososia, a bez odpowiednich regulacji prawnych problem będzie się pogłębiać na co głośno wskazują organizacje ekologiczne oraz sami mieszkańcy Tanzanii, którzy na co dzień widzą negatywne skutki istnienia przemysłowych hodowli ryb. Działalność człowieka przynosi szkody wodnemu ekosystemowi nie tylko na hodowlanych farmach, ale także na wodach oceanicznych. Ponad 80% handlu międzynarodowego odbywa się drogą morską. Trasy żeglugowe, po których przemieszczają się kontenerowce mogą również przecinać trasy przemieszczania się i migracji zwierząt morskich takich jak rekiny wielorybie, których liczba zmniejszyła się o ponad 50% w ciągu ostatnich 75 lat. Gdy duży statek zderzy się z takim zwierzęciem, ma ono niewielkie szanse na przeżycie, a uciec przed statkiem jest również trudno, ponieważ poruszają się około dziesięć razy szybciej niż zwierzęta. Międzynarodowy zespół ponad 60 naukowców z 18 krajów, używając satelity namierzył prawie 350 rekinów wielorybich, wyposażając je w elektroniczne znaczniki, co pozwoliło na śledzenie ich pozycji na wszystkich głównych oceanach. Nawet po uwzględnieniu przypadkowych awarii technicznych nadajników, okazało się, że 24% znaczników przestało nadawać na ruchliwych szlakach żeglugowych, najprawdopodobniej z powodu śmiertelnych potrąceń rekinów wielorybich i ich opadania ich na dno oceanu. Niektóre z tagów rejestrowały głębokość i położenie pokazując, że rekiny przemieszczają się w kierunku szlaków żeglugowych, a następnie powoli opadają na dno morskie co jest dowodem na śmiertelne uderzenie statku. Obecnie nie istnieją żadne międzynarodowe przepisy chroniące rekiny wielorybie przed kolizjami statków. I podobnie jak w przypadku tasmańskich fok duża rola w ochronie oceanicznych gatunków przypada regulatorom, którzy muszą wprowadzić odpowiednie przepisy. A nie jest to niemożliwe, wszak Międzynarodowa Organizacja Morska prowadzi działania mające na celu ochronę wielorybów przed kolizjami, które wymagają od statków zwolnienia tempa lub bardziej ostrożnej nawigacji. Tylko tak możemy ograniczać negatywne skutki działalności człowieka i zapobiegać wyginięciu niektórych gatunków w przyszłości.

A przecież działalność człowieka przynosi także pozytywne skutki i może rozwiązywać problemy ludzi, z którymi muszą sobie często radzić od urodzenia. Jak podaje Światowa Organizacja Zdrowia do 2050 roku prawie 2,5 miliarda ludzi będzie miało ubytek słuchu w pewnym stopniu, a co najmniej 700 milionów będzie miała ubytek słuchu powodujący niepełnosprawność. Problem ten dotyka najbardziej osoby starsze, u których ubytek słuchu postępuje naturalnie wraz z wiekiem. Do tej pory badacze nie byli w stanie przeprogramować istniejących komórek tak, aby przekształcały się w komórki ucha, które są niezbędne do słyszenia. Nowe badanie naukowców z Northwestern Medicine odkrywa pojedynczy gen główny, który programuje komórki rzęsate ucha na komórki zewnętrzne lub wewnętrzne ucha. Komórki o tej dziwnej nazwie są mechanoreceptorami ruchu, czyli przekształcają wibrację fali dźwiękowej w aktywność elektryczną włókien nerwowych, która następnie jest przesyłana do mózgu. Zewnętrzne komórki rzęsate wzmacniają drgania o określonej częstotliwości, ponieważ energia akustyczna powoduje ich odkształcenia. Dokładność tych komórek też robi wrażenie, 3 500 wewnętrznych i 12 000 zewnętrznych komórek rzęsatych wykrywa wibrację fali dźwiękowej z dokładnością rzędu wielkości atomowych, a ich reakcja nie trwa dłużej niż kilkadziesiąt mikrosekund. Jak może przebiegać taka genowa terapia? Odkrycie przełącznika między komórkami dotyczy genu TBX2. Gdy gen ten ulega ekspresji, komórka staje się komórką włosa wewnętrznego. Gdy gen jest zablokowany, komórka staje się komórką włosa zewnętrznego. Dodatkowo geny ATOH1 i GF1 są potrzebne do wytworzenia komórki włosowej ślimaka z komórki nie będącej włosem. Następnie TBX2 będzie włączany lub wyłączany, aby wytworzyć potrzebną komórkę wewnętrzną lub zewnętrzną. Dzięki temu odkryciu otwiera się droga do możliwości przywrócenia słuchu u osób z jego ubytkiem i osób starszych. A terapie genowe mogą pomóc także osobom całkowicie głuchym na skutek mutacji innego genu. Naukowcy z bostońskiego Szpitala Dziecięcego z powodzeniem zastosowali w zeszłym roku terapię genową w celu odwrócenia tej postaci ubytku słuchu u myszy. Chodzi tu o gen STRC, który jest odpowiedzialny za 16% wszystkich przypadków genetycznego ubytku słuchu i który koduje białko o nazwie stereokilina. Białko to buduje rusztowanie dla komórek rzęsatych w uchu, utrzymując je w kontakcie z innymi częściami ucha i przekazując fale akustyczną do dalszej zmiany na impulsy nerwowe. Mutacja tego genu powoduje nieprawidłową organizację tych komórek, ale po kilku tygodniach terapii u myszy, aż 64% wiązek komórek włoskowatych było lepiej zorganizowanych. Myszy poddane leczeniu wykazały wrażliwość na subtelne dźwięki i zdolność do rozróżniania częstotliwości, a w niektórych przypadkach znów słyszały na normalnym poziomie. Zanim badania na ludziach będą możliwe, naukowcy przeprowadzą doświadczenia na komórkach ludzkich pobranych od pacjentów z genowym ubytkiem słuchu, a ich praca może przynieść korzyści ponad 2 milionom pacjentów na całym świecie dotkniętych mutacjami genu STRC.

Żadne terapia genowa nie pomoże za to na naszą niezdarność. Każdemu bowiem zdarzają się małe potknięcia w codzienności, a to oblejemy się kawą, zagapimy się przy zjeżdżaniu z autostrady lub powiemy jakieś słowa zanim je porządnie przemyślimy. Oczywiście natychmiast zdajemy sobie sprawę z takich wydarzeń, ponieważ mózg od razu daje nam sygnał, że popełniliśmy błąd. Taka kontrola nad naszym codziennym życiem bierze się, według nowych badań, z neuronów w przyśrodkowej korze czołowej mózgu, które generują odpowiednie sygnały. Co więcej te same sygnały są wykorzystywane do zapewnienia człowiekowi elastyczności w uczeniu się nowych zadań i skupienia się na rozwijaniu bardzo konkretnych umiejętności. Te neuronowe impulsy pomagają poprawić przyszłe próby wykonania danego zadania poprzez przekazywanie informacji do innych obszarów mózgu. Pomagają one również mózgowi dostosować koncentrację, sygnalizując, jak wiele konfliktów lub trudności napotkał podczas wykonywania zadania. Taki moment otrzeźwienia jaki nasz mózg generuje może skłonić kogoś do zwrócenia większej uwagi następnym razem, gdy spotka się z podobną sytuacją np. bardziej pilnując zjazdów na autostradzie podczas kolejnych podróży. Badacze zarejestrowali aktywność ponad 1 000 neuronów w przyśrodkowej korze czołowej podczas wykonywania złożonych zadań poznawczych, neurony "błędu" uruchamiały się silnie po popełnieniu błędu, podczas gdy neurony "konfliktu" uruchamiały się w odpowiedzi na trudność zadania. A większość z nich uaktywnia się dopiero po podjęciu decyzji lub wykonaniu działania co może oznaczać, że przyśrodkowa kora czołowa odgrywa rolę w ocenie decyzji po fakcie, a nie działa w momencie ich podejmowania. Co więcej taki nadzór mózgu nad tym co robimy pomaga nam rozumieć, że popełniamy błędy zarówno w czynnościach ogólnych jaki i w tych, które wymagają wyspecjalizowanych umiejętności co pomaga nam je doskonalić w przyszłości. I wszystko to dzieje się w jednej części mózgu, a zrozumienie takich mechanizmów może pomóc w leczeniu ludzi dotkniętych niektórymi schorzeniami psychicznymi takimi jak schizofrenia lub zaburzenia obsesyjno-kompulsywne.

Zostaniemy na chwilę w rejonach mózgu, ale tym razem zajrzymy do postrzegania nastolatków. Jeśli ktoś z Was jest rodzicem dziecka powyżej 13 roku życia to prawdopodobnie zetknął się z mechanizmem, który powoduje, że nastolatek ignoruje słowa rodzica. Pytanie "Czy Ty mnie w ogóle słuchasz?" często pada podczas wymiany zdań między rodzicami i nastolatkami, a odpowiedź na nie najczęściej jest przecząca. Jak donosi nowe badanie może mieć to podstawy neurologiczne. Świat społeczny małych dzieci kręci się głównie wokół rodziców i opiekunów, którzy odgrywają kluczową rolę w kierowaniu rozwojem społecznym i poznawczym dziecka. To rodzice grają główne skrzypce w wychowaniu dziecka, które bierze z nich przykład, naśladuje ich i czerpie od nich wiedzę o otaczającym świecie. Jednak w pewnym momencie życia dziecka ta orientacja na rodziców zmienia się drastycznie co uważane jest za proces, który przygotowuje młodzież do samodzielności. Nastolatek ma coraz więcej swoich przyjaciół i kolegów, spędzając z nimi coraz więcej czasu. A z wiekiem nasz słuch mniej koncentruje się na głosie matki, a bardziej na głosach innych osób. "Kiedy nastolatkom wydaje się, że się buntują, nie słuchając rodziców, dzieje się tak dlatego, że są oni przystosowani do zwracania większej uwagi na głosy spoza domu" - mówi neurobiolog Vinod Menon z Uniwersytetu Stanforda. To właśnie na tym uniwersytecie badacze wykazali odrębne aktywności neuronów dla głosu matki i głosów pozarodzinnych, zlokalizowane w dwóch obszarach mózgu: jądrze półleżącym odpowiedzialnym za system nagród i brzuszno-przyśrodkowej korze przedczołowej, która jest szczególnie zaangażowana w podejmowanie decyzji i osobowość. Podczas gdy młodsze dzieci w wieku do 12 lat wykazywały zwiększoną aktywność w tych częściach mózgu dla głosu matki w porównaniu z głosami spoza rodziny, starsze nastolatki wykazywały odwrotny efekt, zwiększając aktywność dla głosów spoza rodziny w porównaniu do głosu matki. I tu ważna uwaga, nie wińcie swoich dzieci, ponieważ nie wiedzą co robią, nie jest to świadomy wybór nastolatka, nie zamyka się on celowo na rodzinę, po prostu jego mózg dojrzewa w naturalny sposób, a cały ten mechanizm pomaga nastolatkom angażować się w świat i tworzyć więzi, które pozwalają im być społecznie sprawnymi także poza rodziną.

Równie uparte jak nastolatki są w Stanach Zjednoczonych chińskie drzewa łojowe. To inwazyjny gatunek, który bardzo szybko się rozprzestrzenia głównie dzięki produkcji ogromnej ilości nasion - jedno drzewo może ich rozprzestrzenić nawet 100 000. Drzewo to tworząc gęste drzewostany, wypiera inne rośliny i wypełnia przestrzeń dla rodzimych gatunków rozprzestrzeniając się na terenie południowych i południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych, przenosząc się też dalej na północ. Władze podejmują wysiłek walki z tym gatunkiem, ale nie przynosi to większych efektów. Drzewo jest odporne na herbicydy zrzucane z powietrza, stosuje się też wypalanie czy ręczne wycinanie, szacuje się, że roczne koszty zwalczania inwazji drzew łojowych mogą w tym roku sięgnąć 400 milionów dolarów. Aby walczyć z drzewami łojowymi rozważa się wypuszczenie dwóch różnych gatunków owadów azjatyckich jako biologicznych środków kontroli małego chrząszcza, który w pełni rozwinięty osiąga mniej niż 2 mm oraz małej ćmy osiągającej około 2 cm. Owady te nie niszczą drzew, ale zmniejszą ich żywotność, wydajność reprodukcyjną i zdolność do rozprzestrzeniania się co spowoduje zmniejszanie ich populacji stopniowo w ciągu kilku lat. Takie metody były już stosowane na przykład w celu zmniejszenia populacji innej inwazyjnej rośliny: wieloletniej winorośli zwanej ziemniakiem powietrznym, która rozprzestrzeniała się w niekontrolowany sposób na Florydzie, dopóki wprowadzenie naturalnego drapieżnika w postaci stonki ziemniaczanej nie pomogło spowolnić tempa inwazji. Ale pomysł wykorzystania owadów do walki z drzewami łojowymi oprotestowali producenci miodu. Okazuje się bowiem, że jest to roślina produkująca nektar, którą pszczoły sobie upodobały, choć nie jest do końca jasne czy drzewo łojowe jest rzeczywiście dobre dla pszczół, czy też może wypierać rodzime rośliny, które byłyby korzystniejsze dla lokalnych ekosystemów. W jaki sposób takie inwazyjne gatunki przenoszą się na nowe tereny? Przykładem może być historia z Antarktydy, która jest jednym z najbardziej dziewiczych terenów. Społeczność międzynarodowa zobowiązała się do ścisłej ochrony tych regionów, ale zmiany klimatyczne powodują, że coraz częściej gatunki spoza tej lodowej krainy znajdują miejsce do życia. W 2014 roku w australijskiej bazie Davis na Antarktydzie odkryto inwazję obcego gatunku w uprawach żywności dla obsługi bazy. Obcy gatunek stawonoga, znany jako Xenylla, zakradł się do placówki i zaczął się rozmnażać w ciepłych i wilgotnych warunkach. Te podobne do pcheł stworzenia nie były wcześniej widziane w tym rejonie Antarktydy, a zespół naukowców doszedł do wniosku, że gdyby wydostały się na zewnątrz, mógłby zagrozić lokalnemu ekosystemowi, zatem podjęto drastyczne działania, aby zapobiec katastrofie. W całym obiekcie rozpylono alkohol, wszystkie rośliny zostały spalone, a budynki zostały poddane rygorystycznym cyklom zamrażania i rozmrażania; ciepło miało skłonić resztki jaj do wyklucia się, a następnie temperatura spadała do minus 11 stopni Celsjusza, zabijając młode. Cała zawartość stacji została wyniesiona na zewnątrz, aby poddać ją działaniu niskich temperatur, a kilka miesięcy później wszystkie budynki zostały rozebrane i wywiezione do Australii. Obcy gatunek prawdopodobnie dostał się do bazy przez paszę dla roślin, ale wektorów ataku innych inwazyjnych gatunków może być więcej, mogą ukrywać się w butach i torbach, nasiona roślin mogą utknąć w rzepach, a stworzenia morskie mogą czaić się w zbiornikach balastowych na statkach. Jako ludzie musimy mieć świadomość, że przenoszone przez nas nieumyślnie gatunki mogą wpływać i bezpośrednio zagrażać lokalnym ekosystemom. I próbować zachowywać oryginalną ich zawartość ograniczając nasz wpływ.

Dziś dziękuję Wam za uwagę i zapraszam na kolejny odcinek w sobotę oraz na Facebookową stronę podkastu Naukowo, gdzie codziennie znajdziecie dodatkową dawkę naukowych nowości. Jeśli możecie udostępnijcie proszę ten odcinek znajomym i dajcie znać jak Wam się podobał! Miłego dnia i do usłyszenia!